¿Cuándo se inventó la espuma de poliestireno?

Introducción a la fundición de espuma perdida

En 1958, H.F. Shroyer inventó y patentó la tecnología de fabricación de piezas fundidas de metal utilizando moldes de espuma plástica expandibles. El modelo inicial utilizado estaba hecho de láminas de poliestireno (EPS) y moldeado con arena de moldeo que contenía aglutinante. La empresa alemana Grunzweig and Harrtmann compró esta patente, la desarrolló y aplicó. La tecnología de utilizar arena seca sin aglutinantes para producir piezas fundidas fue patentada posteriormente por T.R. Antes de 1980, el uso del proceso de arena seca sin aglutinantes tenía que ser aprobado por Full Mould Process, Inc. Después de eso, la patente quedó inválida.

El método más común y práctico es colocar el modelo recubierto con material refractario en una caja de arena, llenarla bien con arena seca alrededor del modelo y verter metal líquido para reemplazar el modelo de espuma plástica. El proceso se llama Se llama: fundición de espuma perdida (EPC), fundición en molde gasificado y fundición en molde sólido, etc. El Comité de Fundición de Espuma Perdida de la Asociación Estadounidense de Fundición adoptó "fundición de espuma perdida" como nombre para el proceso.

La fundición de espuma perdida es un proceso de fundición innovador que se puede utilizar para producir piezas de sistemas de potencia de metales ferrosos y no ferrosos, que incluyen: bloque de cilindros, culata de cilindro, cigüeñal, caja de cambios, tubo de admisión, tubo de escape y piezas fundidas. como por ejemplo bujes de freno. El flujo del proceso de fundición a espuma perdida es el siguiente:

1) Preespumado

La producción de modelos es el primer paso en el proceso de fundición a espuma perdida que requiere piezas fundidas complejas, como las culatas. varias piezas de espuma. Los modelos se fabrican por separado y luego se pegan formando un único modelo general. Cada modelo de bloque requiere un conjunto de moldes para la producción. Además, es posible que se requiera un conjunto de moldes durante la operación de pegado para mantener el posicionamiento preciso de cada bloque. El proceso de moldeado del modelo se divide en dos pasos. Las perlas de poliestireno se preexpanden hasta una densidad adecuada, generalmente mediante calentamiento rápido con vapor. Esta etapa se denomina preexpansión.

2) Moldeo del modelo

Las perlas preespumadas deben estabilizarse primero y luego enviarse a la tolva de la máquina moldeadora, donde se agregan los materiales a través de los orificios de alimentación, y el Cavidad del molde Después de llenarse con perlas preexpandidas, se introduce vapor para ablandar y expandir las perlas, llenando todos los huecos y uniéndolos. Esto completa el proceso de fabricación del modelo de espuma. Esta etapa se llama moldeado en autoclave.

Después del moldeado, el modelo se enfría con un gran flujo de agua en la cavidad de refrigeración por agua del molde, y luego se abre el molde y se saca el modelo. En este momento, la temperatura de. el modelo aumenta y la resistencia es baja, por lo que se debe tener precaución durante el desmoldeo y el almacenamiento para evitar deformaciones y daños.

3) Combinación de grupos de modelos

Antes de su uso, el modelo debe almacenarse durante un período de tiempo adecuado para que madure y se estabilice. El período de almacenamiento típico del modelo es de hasta 30 días, y para moldes con diseños únicos El modelo formado solo necesita almacenarse durante 2 horas. Una vez que el modelo haya madurado y estabilizado, el modelo en bloque se puede pegar.

El pegado del modelo en bloque se realiza en una encoladora automática mediante cola termofusible. Las uniones de las superficies pegadas deben sellarse herméticamente para reducir la posibilidad de defectos de fundición

4) Recubrimiento por inmersión de grupos de modelos

Para producir más piezas por caja de fundición, a veces Muchos modelos se pegan en grupos, se sumergen en pintura refractaria y luego se secan en un horno de circulación de aire a aproximadamente 30 a 60 ° C (86-140 ° F) durante 2 a 3 horas. Después del secado, se colocan los grupos de modelos en una caja de arena. arena seca con vibración y compactación, y la arena seca dentro y fuera de las cavidades de todos los clusters modelo debe ser compactada y apoyada.

5) Vertido

Después de que los grupos de modelos se llenen sólidamente en la caja de arena mediante vibración de arena seca, se puede verter el molde después de que el metal fundido se vierta en el molde. La temperatura de vertido es de aproximadamente 760 C/1400 F, para hierro fundido alrededor de 1425 C/2600 F), la gasificación del molde se reemplaza por metal para formar la fundición. La Figura 1 es un diagrama esquemático de la caja de arena y del proceso de vertido de espuma perdida.

En el proceso de fundición de espuma perdida, la velocidad de vertido es más crítica que la fundición hueca tradicional. Si se interrumpe el proceso de vertido, el molde de arena puede colapsar y convertirse en chatarra. Por lo tanto, para reducir la diferencia entre cada vertido, lo mejor es utilizar una máquina vertidora automática.

6) Limpieza por sacudimiento

Después del vertido, la pieza fundida se solidifica y se enfría en la caja de arena y luego se sacude. La sacudida del molde es bastante simple: el molde cae de la arena seca y suelta al inclinar el matraz. Luego, las piezas fundidas se separan, limpian, inspeccionan y colocan automáticamente en contenedores de fundición para su transporte.

La arena seca se puede reutilizar después del enfriamiento y rara vez se utilizan otros procesos adicionales. Los restos de metal se pueden volver a fundir y utilizar en la producción.

1.2 Ventajas del proceso de fundición a espuma perdida

El proceso de fundición a espuma perdida tiene tres ventajas principales en tecnología, economía y protección del medio ambiente.

1.2.1 Aspectos técnicos

1) Mayor grado de libertad en el diseño de modelos

El nuevo proceso permite realizar el diseño de modelos, y es Es completamente posible comenzar desde la primera etapa. Puede agregar algunas funciones adicionales al modelo. Por ejemplo: el precalentador diésel tiene un componente funcional especial que se puede fabricar mediante el proceso de fundición de espuma perdida, pero no se puede producir mediante métodos de fundición tradicionales.

2) Elimina la necesidad de utilizar núcleos de arena en la producción de piezas fundidas.

3) Muchas piezas fundidas no necesitan alimentación ascendente.

4) Mejora la precisión de la fundición.

Puede obtener formas y estructuras complejas, puede producir piezas fundidas de alta precisión 100 veces repetidamente y puede controlar la desviación del espesor de la pared de las piezas fundidas entre -0,15 ~ +0,15 mm

5) No volará ocurren en la superficie de la junta del modelo Lado

6) Tiene la ventaja de reducir el peso de las piezas fundidas en aproximadamente 1/3

7) Reduce los márgenes de mecanizado

Puede reducir los márgenes de mecanizado, ya que es posible que algunas piezas ni siquiera se procesen. Esto reduce en gran medida la inversión en mecanizado y máquina herramienta (por ejemplo, la inversión se puede reducir a la mitad para diferentes situaciones).

8) En comparación con la fundición por cavidades tradicional, la inversión en molde se reduce.

9) Elimina por completo los procesos tradicionales de desmoldeo y núcleo.

1.2.2 Aspectos económicos

1) Se pueden producir piezas fundidas complejas en su conjunto

Al adoptar un nuevo diseño de proceso, el modelo de bloque se puede pegar para formar un modelo general y moldearlo en partes integrales complejas. En comparación con el ensamblaje original de múltiples piezas fundidas (como un precalentador diésel), los beneficios pueden ser de 1 a 10. veces.

2) Reducir el personal del taller

Al establecer una fábrica de fundición de espuma perdida, el número de empleados empleados es menor que el de una fábrica de fundición tradicional, por lo que se debe considerar este factor.

3) Proceso de fundición flexible

La flexibilidad del proceso de fundición es muy importante, porque el nuevo proceso puede producir simultáneamente un gran número de piezas fundidas y sistemas de compuerta similares o diferentes en la arena. caja, por lo que es muy flexible. En conclusión, podemos decir que cada ventaja es consistente con beneficios económicos y al mismo tiempo mejora las condiciones laborales.

1.2.3 Protección del medio ambiente

El poliestireno y el PMMA producen monóxido de carbono, dióxido de carbono, agua y otros gases de hidrocarburos cuando se queman, y sus contenidos son todos inferiores a los estándares europeos. Para la arena seca se puede utilizar arena de sílice natural, que es 100% reciclada y no contiene aglutinantes. La pintura utilizada en el modelo está compuesta por agua con aglutinantes y otros materiales auxiliares añadidos, lo que no provoca contaminación.

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